Введение

Пермалой – это никель-железный магнитный сплав, содержащий около 80% никеля и 20% железа. Изобретенный в 1914 году физиком Густавом Элменом в Bell Telephone Laboratories, он отличается очень высокой магнитной проницаемостью, что делает его полезным в качестве материала для магнитных сердечников в электрическом и электронном оборудовании, а также для магнитной экранировки, предназначенной для блокирования магнитных полей. Коммерческие сплавы пермалоя обычно имеют относительную магнитную проницаемость около 100 000, в то время как у обычной стали этот показатель составляет несколько тысяч. Помимо высокой проницаемости, к его другим магнитным свойствам относятся низкая коэрцитивная сила, почти нулевая магнитострикция и значительный анизотропный магниторезистанс. Низкая магнитострикция критически важна для промышленных применений, позволяя использовать пермалой в тонких плёнках, где переменные напряжения в противном случае привели бы к катастрофически большим изменениям магнитных свойств. Электрическое сопротивление пермалоя может изменяться до 5% в зависимости от величины и направления приложенного магнитного поля. Пермалой обычно имеет гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру с постоянной решетки примерно 0,355 нм вблизи концентрации никеля 80%. Недостатком пермалоя является его относительно низкая пластичность и обрабатываемость, поэтому для применений, требующих сложных форм, таких как магнитные экраны, используются другие высокопроницаемые сплавы, например, му-металл. Пермалой применяется в ламинациях трансформаторов и магнитных записывающих головках.

Разработка

Пермалой был первоначально разработан в начале 20-го века для индуктивной компенсации телеграфных кабелей. Когда в 1860-х годах были проложены первые трансатлантические подводные телеграфные кабели, было обнаружено, что длинные проводники вызывают искажения, снижая максимальную скорость передачи сигналов до 10–12 слов в минуту. В 1902 году датский ученый Карл Эмиль Краруп предложил компенсировать кабель, обернув его железной проволокой, что увеличило бы индуктивность и превратило его в нагруженную линию для уменьшения искажений. Однако железо не обладало достаточной магнитной проницаемостью для компенсации трансатлантического кабеля большой длины. После продолжительных поисков пермалой был открыт в 1914 году Густавом Элменом из Bell Laboratories, который обнаружил, что его магнитная проницаемость выше, чем у кремниевой стали. Сообщалось, что обертывание кабеля лентой из пермалоя могло увеличить скорость передачи сигналов в четыре раза. Этот метод компенсации кабелей пришел в упадок в 1930-х годах, но ко Второй мировой войне в электронной промышленности было найдено множество других применений пермалоя.

Другие композиции

Существуют и другие составы пермалоя, обозначаемые числовым префиксом, указывающим весовой процент никеля в сплаве, например, "45-пермалой" означает сплав, содержащий 45% никеля и 55% железа по весу. "Молибденовый пермальлой" – это сплав, состоящий из 81% никеля, 17% железа и 2% молибдена. Последний был изобретен в лабораториях Белла в 1940 году. В то время, при использовании в медных телеграфных линиях связи на большие расстояния, он обеспечивал десятикратное увеличение максимальной скорости передачи данных по линии. Сверхмягкий сплав, содержащий 79% никеля, 16% железа и 5% молибдена, также хорошо известен своими высокими характеристиками как "мягкий" магнитный материал, характеризующийся высокой проницаемостью и низкой коэрцитивной силой.